轴流泵的工作原理

机翼的升力和阻力可用实验公式求得：
V2 Py C y F 2 Px C x F V2 2
（1） （2）
式中： C y ——升力系数； C x ——阻力系数；
——流体密度；
V
——平行流流速；
F ——机翼面积。
升力系数 C y 和阻力系数 C x 取决于机翼的相对厚度、断面形 状、冲角（平行流与翼弦间的角度） 、表面粗糙度及雷诺数等， 对各种不同的翼型，其数值可利用在风洞内的试验结果求得。
M
，则：
M Rmc 2Hale Waihona Puke Baidu c1u
（3）
式中： M ——外力矩，在这里就是叶轮的转矩；
R ——力矩半径，也就是轴流泵上环列叶栅的半径，对于
轴流泵，进、出口半 径是相等的；
m ——流体质量。
上式两边各乘上叶轮角速度 ，可得：
M R mc 2u c1u
（4）
根据力学原理， M 就等于叶轮对流体作功所需要的功率， 即 N M 。若不计损失，功率 N 就等于流体所获得的能量，即 mg H T ，于是可得：
N M R mc 2u c1u
（5） （5a）
即 又

mg H T M Rm(c 2u c1u )
R u
mg H T u mc 2u c1u
H T
1 u c 2u c1u g
c1u c1 cos 1
又
现 将上述原理应用到轴流泵中去， 轴流泵的叶轮是由具有数个相同 翼型叶片组成的一个环形叶栅。 为分析方便将图一中叶轮上的叶 片以同一半径展开，便成为图四所示的叶栅展开图。
当轴流泵的叶轮作顺时针旋转时，叶栅向右运动。液体相对 于叶栅产生了沿翼型表面的流动。所以，液体对翼型叶片产生一 升力 Py 和一阻力 Px ，两者的合力用 R 表示。而翼型叶片也对液体 产生一大小相等方向相反的反作用力 R 。正是由于这个力的作 用， 轴流泵才将其叶轮的机械能传递给液体， 使液体的压力升高， 流速增加。 动量矩离心泵理论速度三角形及其方程 图五为轴流泵叶轮进、出口速度三角形图，图中 c1 、c2 ；w1 、 w2 ； u1 、 u 2 分别为轴流泵叶轮进、出口的绝对速度，相对速度和 圆周速度，由于叶轮进、出口直径相同，故 u1 u 2 。 c1u ， c2u 分别 为绝对速度在圆周速度方向上的投影。 按动量矩定理，在稳定流中，单位时间内流体旋转动量矩的 变化量等于同一时间内外力对同一轴线的外力矩。若外力矩为
c 2u c 2 cos 2
H T
1 u c 2 cos 2 c1 cos 1 g
uc 2 cos 2 uc1 cos 1 g
H T
（6）
轴流泵的工作原理和基础理论
图一所示，为轴流泵工作时的简单示意图。
当叶轮作顺时针旋转时， 浸沉在液体中的叶片对液体产生推 和挤的作用，液体被吸入和压出，压出的液体经过导叶、扩压管 流入工作管路。 下面对轴流泵的工作原理作较详细的分析； 机翼理论 轴流泵每个叶片的断面都与飞机的机翼相似，因此，可以用 机翼理论来进行分析。关于机翼理论，在一般流体力学中都有详 细的介绍，这里仅作简单的说明。 如图二所示， （a）图是等速平面流过机翼断面时的流线图； （b）图是一环流围绕着机翼断面流动的情形。机翼在静止流体 中作等速运动时，其周围流线是由以上两种流动重迭而成，如图 （c）所示。在（c）图中机翼的上部平行流与环流的方向相同， 而下部则相反，这两种流动迭加后，在机翼上部流体的流速要增 大，而下部的流速要减小，根据伯努利方程式，流速大的地方压 力必小，而流速小的地方压力必大。由于机翼周围这种速度和压 力的变化，就产生一种力，将机翼向上推动，这种力称为升力， 用 Py 表示，它垂直于流体流动方向。另一方面机翼在流体中运动 时，必然受到阻力的作用，阻力用 Px 表示（见图三） 。